DE689830C - Verfahren zur Verbesserung der Emissionseigenschaften kalter Spitzenkathoden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Emissionseigenschaften kalter Spitzenkathoden Es ist bekannt, die kalten Kathoden von elektrischen Hochvakuumröhren als- Spitzen auszubilden, da auf diese Weise die Spannung, welche zur Erzielung einer merklichen Elektronenemission ohne Heizung der Kathode zwischen die Anode und die Kathode gelegt werden muß, weniger groß ist. Je feiner die Spitze ist, desto günstiger werden die Emissionsbedingungen. Das Bestreben war deshalb immer darauf gerichtet, möglichst feine Spitzen zu erhalten. Hierzu wurden verschiedene Mittel verwendet. Beispielsweise wurde eine mechanisch angespitzte Kathode einer Gasentladung ausgesetzt, wodurch die mechanisch hergestellte Spitze noch weiter verfeinert wurde. Es ist ferner auch bekannt, sehr feine Spitzen durch Säurebehandlung oder elektrolytische Behandlung der mechanisch hergestellten Spitze zu erhalten. Bei a11 diesen bekannten Verfahren wird stets die ganze Spitze als solche geschwächt, so daß durch die mechanische Festigkeit des Kathodengebildes der Verstärkung der Spitzenwirkung eine Grenze gesetzt ist.
• Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Verbesserung der Emissionseigenschaften kalter Spitzenkathoden für elektrische Hochvakuumröhren..
• Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck das die Kathode .enthaltende evakuierte Entladungsgefäß, mit einer Gasfüllung, ä. B. Edelgasfüllung, versehen, deren Druck weniger als io-4 mm Quecksilber beträgt, dann zwischen der Kathode und einer Gegenelelttrode in diesem Gasraum eine bestim-inte Zeit eine Entladung aufrechterhalten und schließlich das Gefäß wieder hochevakuiert. Es hat sich herausgestellt, daß durch diese Behandlung der Kathode ihre Emissionseigenschaften noch wesentlich besser werden, offenbar dadurch, daß durch die elektrische Entladung eine Unterteilung der Kathodenoberfläche in eine Anzahl submikroskopisch feiner Spitzen erfolgt. Bei den Gasdrucken, welche gemäß der Erfindung verwendet werden, trifft nicht etwa ein dichter Ionenstrahl wie bei einer normalen Glimm- oder Bogenentladung auf die Kathode auf, sondern es sind nur wenige Ionen, welche auf die Oberfläche treffen und die gewünschte Wirkung herbeiführen. Ein dichter Zonenstrahl würde die Spitze als Ganzes verkleinern, so. daß damit die Wirkung des Verfahrens nach der Erfindung nicht erreicht würde: Die Wähl eines entsprechend niedrigen Gasdruckes ist für das Eintreten dieser Wirkung also von wesentlicher Bedeutung.
• In den Figuren sind Röhren zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.
• Fig. i zeigt eine Anordnung für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kathode bzw. die Anordnung des Elektrodensystems der fertigen Röhre. Das Entladungsgefäß i enthält eine Anode z Leid eine spitze Kathode 3; zur Entlüftung ist ein Pumps.tutzen ¢ vorgesehen. Die Herstellung der Kathode geht nun in der Weise vor sich, daß das Entladimgs,-gefäß zunächst mit einem Gas, z. B. Argon, gefüllt wird, dessen Druck unter i o-¢ mm liegt. Man läßt dann zwischen der Kathode und der Anode längere Zeit eine Entladung übergehen, wobei die Oberfläche der Kathodenspitze durch die aufprallenden Ionen aufgerauht wird. Wenn dieser Vorgang beendet ist, wird das Gefäß durch den Pumpstutzen 4. hochevakuiert und ist betriebsfertig. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kathode bietet also keine technischen Schwierigkeiten.
• Als Material für die Kathode eignen sich besonders die schwer schmelzenden Metalle, z. B. Wolfram, Tantal oder Molybdän. Gegebenenfalls kann man auch die aufgerauhte Kathodenoberfläche mit einem die Aktivität erhöhenden Leichtmetall, z. B. Barium, bedampfen. Ferner kann auch eine Aktivierung mit Thorium erfolgen, also beispielsweise ein thorierter Wolframdraht verwendet werden. Durch die Aktivierung der Kathode wird die notwendige Betriebsspannung noch weiter herabgesetzt, was den Vorteil hat, daß man mit so niedrigen Spannungen arbeiten kann, daß eine Zerstäubung der Kathodenoberfläche, welche ja aus einer sehr großen Zahl winzig li:leiner Spitzen besteht, praktisch nicht mehr in Frage kommt.
• Zum Zwecke der Entgasung der Kathode oder anderer mit der Kathodenherstellung zu: sammenhängender Maßnahmen kann unter Umständen eine Erhitzung derselben notwendig sein. In diesem Falle ordnet man mindestens zwei Kathodenspitzen an, wie dies in Fig. a dargestellt ist. Man kann nun über die Leitung 5, den Berührungspunkt der beiden Kathodenteile 6 und die Leitung einen Heizstrom führen, welcher die Kathodenspitzen erwärmt.
• Je nach der - Größe des Betriebsstromes kann es sich empfehlen, die Kathode nicht nur wie in Fig. i mit einer, sondern mit mehreren, gegebenenfalls auch mit einer großen Anzahl einzelner Spitzen zu versehen, welche in hezug auf den Anodenstrom parallel geschaltet sind. Man gewinnt dabei einen stärkeren Betriebsstrom unter gleichzeitiger höchster Ausnutzung der die notwendige Anodenspannung herabsetzenden Spitzenwirkung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung der Emissionseigenschaften kalter Spitzenkathoden für autoelektronische Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kathode enthaltende evakuierte Entladungsgefäß mit einer Gasfüllung, z. B. Edelgasfüllung, versehen wird, deren Druck weniger als io-1 mm Hg beträgt, daß dann zwischen der Kathode und einer Gegenelektrode in diesem Gasraum eine bestimmte Zeit eine Entladung aufrechterhalten Lund schließlich das Entladungsgefäß wieder hochevakuiert wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Formierung der Kathode auf diese ein ihre Aktivität verbesserndes Leichtmetall aufgestäubtwird. 3. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch i und z hergestellte Kathode, gekennzeichnet durch die Verwendung von Spitzen aus schwer schmelzenden Metallen, z. B. Wolfram, Tantal oder Molybdän. q.. Kathode nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch .eine Anzahl parallel geschalteter Spitzen.